способ утилизации зарядов твердого ракетного топлива

Формула изобретения

1. Способ утилизации зарядов твердого ракетного топлива, включающий скрепление заряда ТРТ в корпусе с передней частью газохода установки утилизации зарядов твердого ракетного топлива, сжигание заряда твердого ракетного топлива и обработку продуктов сгорания, заключающуюся в охлаждении продуктов сгорания теплоемким материалом, сухой очистке газов нейтрализатором-сорбентом и дожигании продуктов неполного сгорания, отличающийся тем, что соединяют с передней частью газохода заряд твердого ракетного топлива в корпусе без тягового сопла, вводят дополнительно по периферии дозвуковой струи продуктов сгорания твердого ракетного топлива в переднюю часть газохода воздушную взвесь дисперсного твердого эндотермически разлагающегося предшественника нейтрализатора-сорбента как теплоемкого материала с коэффициентом избытка нейтрализатора-сорбента 8-10 по отношению к удаляемым кислым примесям, с коэффициентом балластирования продуктов сгорания предшественником нейтрализатора-сорбента 2,5-3 по отношению к массе заряда твердого ракетного топлива и с коэффициентом избытка воздуха 1,1-1,3 по отношению к дожигаемым продуктам неполного сгорания, обработку продуктов сгорания твердого топлива проводят в газоходе с отношением площади поперечного сечения дозвуковой струи продуктов сгорания на выходе из корпуса к площади поперечного сечения газохода 0,025-0,050 и длине газохода 15-20 его диаметров, удаляют с помощью циклонов дисперсные конденсированные продукты из смеси продуктов сгорания с воздушной взвесью, проводят доочистку газа, удаленного вместе с дисперсными конденсированными продуктами, смешивают доочищенный газ с потоком газа, очищенным с помощью циклонов, и выводят весь газ в дымовую трубу.

2. Способ утилизации по п.1, отличающийся тем, что предшественником нейтрализатора-сорбента является карбонат кальция.

3. Способ утилизации по п.1, отличающийся тем, что предшественником нейтрализатора-сорбента является ацетат кальция.

4. Способ утилизации по п.1, отличающийся тем, что предшественником нейтрализатора-сорбента является смесь карбоната кальция и ацетата кальция.

5. Способ утилизации по п.1, отличающийся тем, что предшественником нейтрализатора-сорбента является гидроксид кальция.

6. Способ утилизации по п.1, отличающийся тем, что удаленные конденсированные продукты охлаждают, разделяют на израсходованный сорбент, неизрасходованный сорбент, предшественник сорбента и конденсированную фазу продуктов сгорания твердого топлива и затем повторно используют в составе воздушной взвеси неизрасходованный сорбент и предшественник сорбента в общей массе дисперсных твердых веществ в воздушной взвеси.

7. Способ утилизации по п.1, отличающийся тем, что неизрасходованный сорбент регенерируют.

8. Способ утилизации по п.1, отличающийся тем, что дополнительное охлаждение смеси продуктов сгорания и воздушной взвеси осуществляют с помощью перемещаемого через газоход промежуточного теплоносителя из теплоемкого материала регенеративного теплообменника с отсроченной теплоотдачей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области уничтожения и утилизации ракетных двигателей твердого топлива путем сжигания зарядов твердого ракетного топлива (ТРТ), в частности к способам утилизации зарядов ТРТ на стационарных стендовых установках.

Известен способ, реализованный на стендовой установке, позволяющий сжигать заряды ТРТ непосредственно в корпусе РДТТ. Установка представляет собой вертикально ориентированный стенд упорного типа, на котором заряд в корпусе размещается выходным отверстием корпуса вверх [1].

Недостатком данного способа является реализация расчетных параметров РДТТ (расход, температура, давление, длина факела, состав продуктов сгорания), которые, как правило, велики, что приводит к невозможности использования существующих систем очистки газа, например эжекционных скрубберов.

Известен также способ, применявшийся в стендовой установке [2], в соответствии с которым заряды ТРТ сжигают в вертикально установленных корпусах с входным и выходным отверстиями, причем в корпус после начала сжигания через входное отверстие подают жидкий хладоагент (воду) с помощью узла принудительной подачи от емкости с жидким хладоагентом. Способ позволяет в заданный момент времени прекратить сжигание заряда, однако по этому способу в процессе сжигания также реализуются расчетные параметры горения.

Известен способ, примененный в стендовой установке [3], содержащей вертикально установленные камеру сгорания, корпус с входным и выходным отверстиями, заряд ТРТ, размещенный в корпусе, емкость с жидким хладоагентом, выходное отверстие корпуса расположено в верхней части, а входное, связанное с емкостью жидкого хладоагента, расположено в нижней части. В соответствии со способом свободный объем корпуса с зарядом ТРТ заполняют жидким хладоагентом (водой). Необходимый уровень жидкого хладоагента в процессе горения заряда поддерживают с помощью узла регулирования расхода жидкого хладоагента. Недостатком способа является то, что процесс сжигания из-за необходимости регулирования подачи воды в двигатель в течение времени работы установки является трудоемким, создает проблемы взрывобезопасности и проблемы при работе в условиях отрицательных температур окружающего воздуха.

Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является способ, использованный в установке, содержащей герметичную камеру сгорания с газоходом, в передней части которого закрепляют заряд твердого ракетного топлива в корпусе, камера сгорания содержит защитный кожух из теплоемкого материала, блок вдува сухого нейтрализатора и соединена с камерой очистки продуктов сгорания через ресивер, а блок очистки, расположенный в камере очистки, соединен с блоком дожигания оксида углерода через регулятор расхода, причем камера сгорания соединена также с нагнетателем инертных отработанных газов теплового двигателя. Камера сгорания, ресивер и камера очистки выполнены в виде герметичных емкостей. Продукты сгорания твердого топлива из корпуса направляют в газоход, снабженный защитным кожухом из теплоемкого материала, и далее в камеру сгорания и ресивер, где происходит их накопление в течение времени сжигания. Продукты сгорания охлаждают за счет отбора тепла газоходом и защитным кожухом из теплоемкого материала. За счет этого снижается давление в герметичных емкостях. Очистку накопленных в емкостях продуктов сгорания проводят в камере очистки, в которую подают сухой порошкообразный нейтрализатор или устанавливают в ней каталитический фильтр сухой очистки, в течение более длительного времени, чем время сжигания заряда ТРТ, за счет применения регулятора расхода продуктов сгорания на выходе из камеры очистки в блок дожигания оксида углерода [4].

Недостатком принятого за прототип способа является то, что сначала продукты сгорания улавливают в камеру сгорания и ресивер и затем постепенно перепускают газы в камеру очистки, в которую подают нейтрализатор-сорбент в виде дисперсных гидроксидов натрия или калия. Охлаждение газов осуществляют за счет использования теплоемких материалов конструкции кожуха и камеры сгорания. Все эти операции пригодны для утилизации малых зарядов твердого топлива, когда объемы газов при нормальных условиях сравнительно невелики, например 100-200 нм³, т.е. масса заряда находится в пределах 100-200 кг. При необходимости утилизации зарядов твердого топлива с массами 10000-25000 кг использование накопительных газовых емкостей становится затруднительным вследствие большого их объема, массы и сложности обслуживания.

Технической задачей, решаемой в настоящем изобретении, являлась разработка способа утилизации зарядов твердого топлива сжиганием без применения накопительных емкостей для истекающих продуктов сгорания твердого топлива в целях снижения материалоемкости установки, упрощения обслуживания с использованием преимуществ сухой нейтрализации кислых примесей.

Решение поставленной технической задачи было достигнуто тем, что в способе утилизации зарядов твердого ракетного топлива, включающем скрепление заряда ТРТ в корпусе с передней частью газохода установки утилизации зарядов твердого ракетного топлива, сжигание заряда твердого ракетного топлива и обработку продуктов сгорания, заключающуюся в охлаждении продуктов сгорания теплоемким материалом, сухой очистке газов нейтрализатором-сорбентом и дожигании продуктов неполного сгорания, соединяют с передней частью газохода заряд твердого ракетного топлива в корпусе без тягового сопла, вводят дополнительно по периферии дозвуковой струи продуктов сгорания твердого ракетного топлива в переднюю часть газохода воздушную взвесь дисперсного твердого эндотермически разлагающегося предшественника нейтрализатора-сорбента как теплоемкого материала с коэффициентом избытка нейтрализатора-сорбента 8-10 по отношению к удаляемым кислым примесям, с коэффициентом балластирования продуктов сгорания предшественником нейтрализатора-сорбента 2,5-3 по отношению к массе заряда твердого ракетного топлива и с коэффициентом избытка воздуха 1,1-1,3 по отношению к дожигаемым продуктам неполного сгорания, обработку продуктов сгорания твердого топлива проводят в газоходе с отношением площади поперечного сечения дозвуковой струи продуктов сгорания на выходе из корпуса к площади поперечного сечения газохода 0,025-0,050 и длине газохода 15-20 его диаметров, удаляют с помощью циклонов дисперсные конденсированные продукты из смеси продуктов сгорания с воздушной взвесью, проводят доочистку газа, удаленного вместе с дисперсными конденсированными продуктами, смешивают доочищенный газ с потоком газа, очищенным с помощью циклонов, и выводят весь газ в дымовую трубу. Предшественником нейтрализатора-сорбента является карбонат кальция.

Предшественником нейтрализатора-сорбента является ацетат кальция. Предшественником нейтрализатора-сорбента является смесь карбоната кальция и ацетата кальция. Предшественником нейтрализатора-сорбента является гидроксид кальция. Удаленные конденсированные продукты охлаждают, разделяют на израсходованный сорбент, неизрасходованный сорбент, предшественник сорбента и конденсированную фазу продуктов сгорания твердого топлива и затем повторно используют в составе воздушной взвеси неизрасходованный нейтрализатор-сорбент и предшественник нейтрализатора-сорбента в общей массе дисперсных твердых веществ в воздушной взвеси. Регенерируют неизрасходованный нейтрализатор-сорбент. Дополнительное охлаждение смеси продуктов сгорания и воздушной взвеси осуществляют с помощью перемещаемого через газоход промежуточного теплоносителя из теплоемкого материала регенеративного теплообменника с отсроченной теплоотдачей.

Сравнительный анализ существенных признаков прототипа и предлагаемого способа показывает, что отличительными существенными признаками предложения являются те, в соответствии с которыми:

- сжигают заряд твердого топлива в корпусе без тягового сопла с выходом из корпуса дозвуковой струи продуктов сгорания;

- вводят дополнительно в переднюю часть газохода по периферии дозвуковой струи продуктов сгорания твердого топлива воздушную взвесь дисперсного твердого эндотермически разлагающегося предшественника нейтрализатора-сорбента как теплоемкого материала с избытком нейтрализатора-сорбента 8-10 по отношению к удаляемым кислым примесям, с коэффициентом балластирования продуктов сгорания предшественником нейтрализатора-сорбента 2,5-3 по отношению к массе заряда твердого ракетного топлива и с избытком воздуха 1,1-1,3 по отношению к дожигаемым продуктам неполного сгорания;

- проводят в газоходе с отношением площади поперечного сечения дозвуковой струи продуктов сгорания на выходе из корпуса к площади поперечного сечения газохода 0,025-0,050 и длине газохода 15-20 его диаметров обработку продуктов сгорания твердого топлива, заключающуюся в охлаждении продуктов сгорания, сухой очистке газов нейтрализатором-сорбентом и дожигании продуктов неполного сгорания;

- удаляют с помощью циклонов дисперсные конденсированные продукты из обработанной смеси продуктов сгорания с воздушной взвесью дисперсного твердого эндотермически разлагающегося предшественника нейтрализатора-сорбента;

- проводят доочистку газа, удаленного вместе с дисперсными конденсированными продуктами;

- смешивают доочищенный газ с потоком газа, очищенным с помощью циклонов, и выводят весь газ в дымовую трубу.

Сущность настоящего изобретения будет более понятна из рассмотрения фигур чертежа, где:

фиг.1 представляет принципиальную схему установки для осуществления способа утилизации зарядов твердого топлива по настоящему изобретению;

фиг.2 показывает пример графика снижения температуры продуктов сгорания твердого топлива после охлаждения, дожигания и нейтрализации по настоящему изобретению и роста концентрации твердой фазы в газовой смеси в газоходе в зависимости от коэффициента избытка предшественника нейтрализатора-сорбента (n) по отношению к удаляемым кислым примесям или от коэффициента балластирования (m) продуктов сгорания предшественником нейтрализатора-сорбента по отношению к массе заряда твердого ракетного топлива,

и следующего описания примера осуществления способа утилизации зарядов твердого топлива.

Как показано на фиг.1, установка для реализации предлагаемого способа утилизации зарядов твердого топлива содержит газоход 1 круглого, например, с внутренним диаметром 3,6 м или аналогичного по площади прямоугольного поперечного сечения, к передней торцевой стенке которого присоединяют корпус РДТТ 2 с зарядом твердого топлива 3, закрепленный на стапель-платформе (не показана) таким образом, что люк заднего днища корпуса, например, диаметром 0,78 м, открыт в полость газохода. На передней торцевой стенке газохода размещены равномерно распределенные по окружности периферии люка корпуса РДТТ 2 пневмопитатели 4 подачи воздушной взвеси дисперсного твердого эндотермически разлагающегося предшественника нейтрализатора-сорбента, поступающего из бункера 5 с устройством псевдоожижения за счет подачи воздуха через распределительную решетку. Пневмопитатели 4 соединены с пневмоаккумуляторами в виде батареи баллонов (показан один) 6, например, емкостью 81600 м³. Газоход 1 с площадью проходного сечения, в 20-40 раз большей площади проходного сечения люка заднего днища корпуса РДТТ 2, заканчивается батареей из четырех прямоточных циклонов 7, осевые выходы из которых сообщены с коллектором 8, а периферийные выходы для уловленной дисперсной твердой фазы связаны каналом 9 с приемным бункером 10 горячих твердых продуктов. В бункере предусмотрены проточный холодильник 11, вибратор 12 для исключения слеживания дисперсных твердых продуктов и выход в классификатор смеси твердых продуктов 13. Приемный бункер 10 снабжен блоком верхних самоочищающихся керамических фильтров 14 типа "кандела", выходы которых сообщены с коллектором 8. Выход коллектора 8 соединен с дымовой трубой 15.

При реализации способа на установке фиг.1 в бункер 5 загружают предшественник нейтрализатора-сорбента, которым предпочтительно является карбонат кальция СаСО₃ , измельченный до частиц со средним размером 50-100 мкм. При таких размерах частиц карбонат кальция имеет хорошую текучесть и потребует меньшего расхода воздуха на псевдоожижение. Размол карбоната кальция до более мелких частиц удорожает технологию и усложняет транспортировку. Материалы принятой дисперсности 50-100 мкм легко перемещаются шнековыми транспортерами и пневматическими питателями. При попадании таких частиц в высокотемпературную струю продуктов сгорания происходит дальнейшая фрагментация или взрывное разрушение твердых частиц вследствие резкого увеличения внутренних напряжений в результате роста температуры поверхности, что приводит к образованию твердых частиц с размерами порядка 10-20 мкм и в некоторых случаях даже менее 10 мкм. Размер частиц материала играет существенную роль в сорбции кислых соединений, которая происходит в гетерогенных условиях (реакция между твердым веществом и газом). Более мелкие частицы имеют большее отношение площади поверхности к объему твердого реагента при контакте с кислыми газовыми примесями в продуктах сгорания, повышая скорость поглощения примесей. При дисперсности 10-20 мкм порошкообразный карбонат кальция в высокотемпературной зоне подвергается быстрой кальцинации с разложением на СаО и СО₂. Реакция идет с поглощением тепла.

СаСО₃ СаО+СО₂-177,89 кДж (1,779 кДж/г СаСО₃ )

РДТТ 2, прошедший контроль, устанавливают на стапель-платформу (не показана), закрепляют, укрывают специальным тентом и вывозят тепловозом на установку сжигания. После фиксации стапель-платформы и скрепления заднего днища корпуса с приемным устройством торцевой стенки газохода 1 установки утилизации в РДТТ 2 вставляют пиропатрон (не показан) и запускают систему продувки газохода воздухом из пневмоаккумуляторов 6. За 0,3-1,5 с до подачи электрического тока на пиропатрон включают подачу воздушной взвеси дисперсного твердого эндотермически разлагающегося предшественника нейтрализатора-сорбента карбоната кальция, которая истекает в полость газохода из пневмопитателей 4 в виде множества струй по однорядному или многорядному кольцевому контуру вокруг открытого люка заднего днища корпуса РДТТ 2.

Образующаяся после воспламенения заряда твердого топлива 3 дозвуковая высокотемпературная струя продуктов сгорания смешивается с кольцевым потоком воздушной взвеси карбоната кальция. В результате смешения происходит обмен количеством движения и энергией. Охлаждение струи продуктов сгорания происходит как за счет нагрева холодной воздушной взвеси, так и эндотермического теплового эффекта реакции разложения карбоната кальция.

Для РДТТ с общей массой твердого топлива 25000 кг основные продукты сгорания включают

- твердую фазу (оксид алюминия и другие продукты) 10195,71 кг

- газовую фазу (кроме кислых примесей) 11265,76 кг

- хлорид водорода (кислую примесь) 3538,53 кг

При этом газовая фаза содержит подлежащие дожиганию оксид углерода СО в количестве 6935,63 кг и водород Н₂ в количестве 716,9 кг. Дожигание осуществляют за счет подачи воздуха в составе воздушной взвеси. Количество воздуха определяется по реакциям дожигания, которые идут с тепловыделением

2СО+O₂ 2СO₂+565 кДж (или 10,1 кДж/г СО)

2Н ₂+О₂ 2Н₂O+483,64 кДж (или 120,9 кДж/г Н₂ )

Для дожигания СО необходимо 0,57 кг O₂ на 1 кг СО или 2,858 кг воздуха при коэффициенте избытка воздуха 1,1. При утилизации одного заряда потребуется 19822 кг воздуха. Для дожигания H₂ необходимо 8 кг O₂ на 1 кг Н₂ или 40 кг воздуха с коэффициентом избытка 1,1. При утилизации одного заряда на дожигание водорода потребуется 28676 кг воздуха. Всего на дожигание требуется 48498 кг воздуха или 40360 м³.

Процесс нейтрализации хлорида водорода описывается уравнениями:

Расход карбоната кальция на нейтрализацию в условиях стехиометрии составляет 1,3661 кг СаСО₃ на 1 кг HCl. Таким образом, стехиометрическая потребность в карбонате кальция для утилизации одного заряда составляет 4839 кг. Избыток карбоната кальция вводят для повышения полноты нейтрализации HCl и для эффективного охлаждения смеси продуктов сгорания твердого топлива и воздушной взвеси как за счет отвода тепла продуктов сгорания к холодной воздушной взвеси, так и за счет реакции эндотермического разложения избытка карбоната кальция.

Расчетная температура смеси продуктов сгорания и воздушной взвеси после прохождения реакций дожигания и нейтрализации кислой примеси находится интегрально из баланса поступления в систему тепловой энергии с продуктами сгорания, при дожигании, нейтрализации и с воздушной взвесью с одной стороны и потерями тепловой энергии на разложение карбоната кальция и на нагрев конструкции, с другой стороны.

где H_i - количества выделенного тепла источниками тепловыделения;

Q_j - количества поглощенного тепла источниками поглощения или потерянного за счет отвода в конструкцию;

W_l - количества тепла, внесенные в смесь воздушной взвесью (обычно очень малы и в приближенном расчете не учитываются);

mC - массы и уд. теплоемкости компонентов смеси продуктов сгорания и воздушной взвеси.

Для расчета в первом приближении приняты:

- средняя удельная теплоемкость смеси обработанных продуктов сгорания и остатка введенной воздушной взвеси C=1,146 Дж/г·град С;

- тепловая энергия продуктов сгорания заряда с массой 25000 кг с начальной температурой 3000°С H₁=112,5 ГДж;

- тепловая энергия дожигания СО H₂=70 ГДж;

- тепловая энергия дожигания H₂ Н₃=86,68 ГДж;

- тепловой эффект реакции нейтрализации H₄ =40,7 МДж (далее не учитывается).

Итого 269,2 ГДж

При коэффициенте избытка 1,0 весь СаСО₃ в количестве 4839 кг участвует в процессе нейтрализации. Если коэффициент избытка 2, то в процессе разложения с поглощением тепла участвуют 4839 кг СаСО₃, отбирая 8604,61 МДж или 8,604 ГДж. Изменением коэффициента избытка СаСО₃ подбирают желаемую температуру отходящих газов для последующей обработки, как показано на фиг.2.

Время пребывания карбоната кальция в газоходе должно быть не менее 1 с. Этого времени достаточно для кальцинации частиц карбоната кальция размером 10-20 мкм с получением большой удельной площади поверхности. Так при времени кальцинации 0,5 с и размерах частиц 3-45 мкм получали удельные площади поверхности СаО от 20 до 80 м²/г. Максимальные уд. площади поверхности достигались при температурах около 1000°С. При высоких удельных площадях поверхности скорости нейтрализации, т.е. скорости снижения концентраций кислых примесей, повышаются и завершение процесса нейтрализации достигается на более коротких участках газохода.

Скорость потока в газоходе определяется начальными количествами движения струи продуктов сгорания твердого топлива, подводимой воздушной взвеси и поперечным сечением газохода. При этом масса продуктов сгорания твердого топлива составляет 20-25% от полной массы потока в газоходе, так что скорость потока определяет подводимая воздушная взвесь. Для эффективной работы батареи прямоточных циклонов 7 предпочтительно иметь скорость потока в конце газохода не менее 15 м/с. Максимальная скорость ограничивается временем пребывания газовой смеси в газоходе не менее 1 с и допустимой из конструктивных и экономических соображений длиной газохода. Практичной является длина 55-60 м.

Перед батареей прямоточных циклонов 7 охлажденная нейтрализованная запыленная газовая смесь имеет концентрацию твердой фазы, определяемую содержанием твердой фазы в продуктах сгорания и количеством введенного карбоната кальция, превращенного в СаО и CaCl₂.

М _тв=10195,71+4839·1,11+(n-1)4839·0,56,

где 1,11 - отношение молекулярных масс CaCl₂ и СаСО ₃;

n - коэффициент избытка предшественника нейтрализатора-сорбента;

0,56 - отношение молекулярных масс СаО и СаСО₃.

Масса газовой фазы будет складываться из масс газовых компонентов продуктов сгорания твердого топлива, масс продуктов дожигания и азота воздуха, поступившего вместе с воздушной взвесью, массы диоксида углерода от разложения карбоната кальция и массы воды от реакции хлорида водорода с оксидом кальция

М_газ =11265,76+48498+n·4839·0,44+4839·0,18

Концентрация твердой фазы в газовой смеси находится

=М_тв/М_газ·0,8322 кг/нм³ ,

где 0,8322, нм³/кг - удельный объем воздуха при нормальных условиях.

Как видно из графика фиг.2, концентрация твердой фазы в газовой смеси находится на уровне 0,248-0,526 кг/нм³, что соизмеримо с концентрациями в известных экспериментах по очистке газа прямоточными циклонами (Теплофизика и аэромеханика. Т.10. №3. 2003. С.435), в которых полнота очистки была получена более 95%.

Как видно из графика фиг.2, глубокого снижения температуры достигают при коэффициенте балластирования продуктов сгорания карбонатом кальция 2,5-3 по отношению к массе топлива.

Для уменьшения коэффициента балластирования продуктов сгорания твердого топлива предшественником нейтрализатора-сорбента или большего снижения температуры дополнительное охлаждение осуществляют с помощью перемещаемого через газоход промежуточного теплоносителя из теплоемкого материала регенеративного теплообменника с отсроченной теплоотдачей.

На входе в прямоточный циклон 7 с помощью завихрителя (импеллера) осуществляют закрутку запыленного потока. Под действием центробежных сил частицы твердой фазы отбрасываются к периферии корпуса циклона, а очищенному газу дают возможность истекать через осевой выход, ограниченный отсекателем с жалюзийными решетками, в коллектор 8, а собранную на периферии корпуса твердую фазу вместе с частью газовой смеси, порядка 10-15%, по каналу 9 отводят в приемный бункер 10 горячих твердых продуктов. Газовую фазу отводят из приемного бункера 10 через блок верхних керамических фильтров типа "кандела" 14 с импульсной струйной очисткой. Фирма Tenmat Ltd. (Великобритания) выпускает такие фильтры диаметрами от 60 до 150 мм и длинами от 350 мм до 3000 мм. Фильтрующие элементы закрепляются в верхней крышке бункера таким образом, чтобы запыленный газ поступал к ним снаружи. После накопления пыли на поверхности в виде агломератов происходит выпадение их вниз в сборник пыли либо самопроизвольно, либо под действием направленного изнутри фильтра импульса давления. Фильтрующие элементы стандартных размеров позволяют экономически эффективно обрабатывать объемы горячих газов до 0,5 млн.нм³/ч (139 нм³/с, в рассматриваемом примере максимальный расход газа через фильтры будет порядка 80-100 нм³/с). Скорость движения газа на фильтре выбирается в зависимости от температуры, распределения размеров частиц и природы материала частиц и составляет 100-150 м/ч. Перепад давления на фильтре обычно на уровне 200 мм водяного столба. Полнота очистки достигает 99,9%. Выходы фильтров сообщают с коллектором 8. Через выход коллектора 8 очищенные газы отводят в дымовую трубу 15.

В приемном бункере 10 с помощью установленного проточного холодильника 11 и вибратора 12 осуществляют охлаждение поступающей твердой фазы перед ее переработкой в классификаторе 13. В классификаторе разделяют твердую фазу на составляющие, различающиеся по плотности, а именно на:

Вещество	Плотность
карбонат кальция	2,93 г/см3
оксид кальция	3,4 г/см3
хлорид кальция	2,512 г/см
оксид алюминия	3,96 г/см3

Хлорид кальция и оксид алюминия отправляют на утилизацию, а оксид кальция и карбонат кальция направляют на регенерацию для повторного использования. Оксид кальция регенерируют либо до карбоната кальция путем выдержки во взвешенном слое в проходящих топочных газах, либо до гидроксида кальция Са(ОН)₂ путем выдержки слоя оксида кальция над водой или путем обработки паром, либо путем превращения оксида кальция в ацетат кальция путем выдержки слоя оксида кальция в парах уксусной кислоты. После химической обработки и сушки полученный эндотермически разлагающийся предшественник нейтрализатора-сорбента направляют вместе с оставшимся карбонатом кальция в мельницу и ситовой классификатор для отвода в бункер 5 продукт с грануляцией 50-100 мкм. Более крупные частицы дополнительно размалывают, а более мелкие подвергают грануляции с керамическим связующим до заданного размера.

Частицы гидроксида кальция при кальцинации дают большую удельную площадь поверхности, чем карбонат кальция, однако эндотермический тепловой эффект при этом меньше, 1,476 кДж/г Са(ОН)₂.

Использование установки для утилизации зарядов твердого ракетного топлива по предлагаемому способу позволит исключить использование воды для охлаждения продуктов сгорания непосредственно во время сжигания и нейтрализацию кислых продуктов сгорания с использованием водных растворов щелочей. Отсроченное охлаждение твердой фазы, т.е. после завершения сжигания делает возможным полезное использование аккумулированного в твердой фазе тепла горения топлива, например, как добавление тепла в систему отопления. Установка для утилизации зарядов твердого топлива является более компактной по сравнению с известными техническими решениями, в ней отсутствуют крупные накопительные емкости для жидкостей и газов, бункер для предшественника нейтрализатора-сорбента на массу, например 100 т, имеет объем 34 м³, который существенно меньше емкостей для воды по 200 м³ в системе с водяным охлаждением продуктов сгорания. Применяемый нейтрализатор-сорбент легко регенерируется. В случае адсорбции на его поверхности продуктов неполного сгорания топлива нейтрализатор-сорбент может быть подвергнут прокаливанию для выжигания органических остатков.

Источники информации

1. Конструкция и отработка РДТТ. / Под ред. Виницкого A.M. - М.: Машиностроение, 1980, с.106-107, рис.2, 10.

2. Патент Франции №2185941, кл. В 05 С 5/00, 1974.

3. Патент РФ №2021560, кл. F 23 G 7/00, 1994.

4. Патент РФ №2087804, кл. F 23 G 7/00, 1997.